發(fā)光混凝土的研究進展與展望

■黃鵬飛，袁大偉 ■新鄉(xiāng)學(xué)院土木工程與建筑學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453000

發(fā)光混凝土是一種利用長余輝材料和混凝土相結(jié)合形成的一種新型建筑材料。隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人民的生活水平也迅速提高，對于普通的混凝土已經(jīng)不能完全滿足對豐富生活的多種需求。因此，使用新型的發(fā)光混凝土可以在一定程度上滿足人們的需求，而且這樣的發(fā)光混凝土是節(jié)能型，環(huán)保型，裝飾型，亮化型，因此必將在未來得到廣泛的應(yīng)用。

1 發(fā)光混凝土發(fā)展及應(yīng)用

1.1 長余輝材料

長余輝發(fā)光材料簡稱長余輝材料，又被稱為蓄光型發(fā)光材料、夜光材料、其本質(zhì)是一種光致發(fā)光材料，它是一類吸收能量如可見光、紫外光、X-ray 等、并在激發(fā)停止后仍可繼續(xù)發(fā)光的物質(zhì)，他能將能量儲存在能陷里，是一種具有應(yīng)用前景的材料。

長余輝材料在早期就有應(yīng)用，許多的天然礦石本身就具有長余輝發(fā)光特性，應(yīng)用于制作各種物品，如“夜光杯”、“夜明珠”等。真正具有文獻記載的要是在宋太宗年代有人利用長余輝顏料繪制的“牛畫”，他畫中的?？梢栽谕砩习l(fā)光。

雖然，長余輝材料在早期就有應(yīng)用，但是還未應(yīng)用在建筑材料當中。如果把這種材料與建筑混凝土相結(jié)合形成一種新型的發(fā)光混凝土，那么必將在今后的建筑行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

1.2 仿大理石彩色發(fā)光混凝土

中建商品混凝土成都公司技術(shù)中心通過選用長余暉石作為原材料，經(jīng)過在其表面打磨以及在內(nèi)等一系列技術(shù)工藝，研制出一種仿大理石彩色發(fā)光混凝土并在成都某建筑工程施工中得以成功應(yīng)用。

對于天然大理石具有一定的輻射，這使它在使用上受到了明顯的限制，然而這種仿大理石彩色發(fā)光混凝土他既保留了天然大理石的特性，又避免了它的輻射性，同時兼具發(fā)光等特點，也符合人們美感享受的實際效果，而且也夠?qū)崿F(xiàn)建筑物與周邊環(huán)境有機地自然融合，是一種新型的綠色環(huán)保且色澤美觀的建筑材料。

這種混凝土仿大理石花斑效果明顯，而且它可根據(jù)需要形成不同花紋顏色，且在夜晚或暗處能夠儲能自動發(fā)光，表現(xiàn)出了高端、大氣的風(fēng)采與格調(diào)。它在白天表現(xiàn)出的花紋不僅漂亮，而且在夜晚利用它的發(fā)光特性起到了照明指示的作用，是一種兼具觀賞與節(jié)能雙重效用的優(yōu)良裝飾材料。這種混凝土在成都市區(qū)的成功應(yīng)用，也完全符合兩型社會和城市低碳環(huán)保的理念。

1.3 發(fā)光路面

隨著人均擁有汽車量的增加，人們對公路交通安全的關(guān)注度越來越高，夜間行車的可視性差成為影響交通安全的主要隱患。因此，如何才能保證在夜間的行車安全成為了交通的重要話題。這時發(fā)光路面就出現(xiàn)了。發(fā)光路面的原理是利用長余輝發(fā)光材料摻雜在混凝土中，白天吸收太陽能及可見光，在夜晚持續(xù)發(fā)光為行人和駕駛員照明。

發(fā)光路面它是利用環(huán)氧樹脂改性瀝青通過將發(fā)光材料直接加入其中而制成的，這樣的路面與涂料涂覆的發(fā)光路面相比具有的顯著優(yōu)點是力學(xué)性能優(yōu)秀，但最大的缺點是發(fā)光物質(zhì)的發(fā)光強度將會降低。

1.4 發(fā)光混凝土磚

在建筑施工過程中，混凝土磚也是必不可少的材料之一，普通的混凝土磚已經(jīng)非常常見，但是發(fā)光混凝土磚可以說是一種創(chuàng)新。發(fā)光混凝土磚的生產(chǎn)制作分為底層和面層。底層為混凝土，和普痛的混凝土配比一樣，而面層卻截然不同，發(fā)光磚的面曾由白水泥，發(fā)光粉，反光粉，石英聚氨脂耐磨材料和水組成。

它可以用在路標，公路分界線等領(lǐng)域。在夜晚，沒有路燈的情況下，這種發(fā)光混凝土磚發(fā)出的光可以指示汽車行走，指示行人在人行道上行走。同時它也可以應(yīng)用到現(xiàn)澆的樓梯和房屋的預(yù)制上，在黑夜可以清楚地顯示出樓梯的階梯，防止摔倒而引起的事故?？梢杂迷诘罔F通道指示行人，同時增加美感。還可以用在廣場、公園、游樂場等地。鋪出各種美麗的圖案，起到美化亮化的作用。

因此，發(fā)光混凝土將會是在未來的建筑行業(yè)當中的創(chuàng)新，而且符合當今社會發(fā)展的潮流。

2 發(fā)光混凝土在現(xiàn)實應(yīng)用中的問題

(1)在發(fā)光路面中環(huán)氧瀝青混凝土具有優(yōu)良的力學(xué)性能，與目前應(yīng)用的瀝青相比較具有與眾不同的特性。環(huán)氧瀝青混凝土是一種熱固性材料，高溫時只會變軟而不會有多余的瀝青滲出，它固化后不會像普通的混凝土出現(xiàn)滲漏，而且抗油侵蝕的能力也比其他瀝青混合料要強得多，尤其在高溫條件下不易產(chǎn)生破壞，環(huán)氧瀝青混凝土作為鋼橋面鋪裝用材料，具有很好的應(yīng)用前景。同時將發(fā)光材料直接和環(huán)氧瀝青混凝土混合進行路面鋪設(shè)，可以它不但滿足公路路面對材料力學(xué)性能的要求，而且在晚上也起到了發(fā)光照明的作用。但是由于瀝青，沙石不透明導(dǎo)致發(fā)光材料的發(fā)光強度降低。

(2)發(fā)光混凝土磚在制備的過程中由于是分層的，因此兩層之間是否有良好的和易性和粘結(jié)性，在應(yīng)用的過程中會不會分層很明顯而引起建筑物的脫落，而且這種混凝土磚的強度是否會因為增加的發(fā)光物質(zhì)而降低或改變，同時混凝土的耐久性會不會改變，施工是否能達到質(zhì)量要求。

(3)發(fā)光混凝土在制備過程中由于是在混凝土中加入了長余輝材料，那么它們之間是否會出現(xiàn)不同的化學(xué)反應(yīng)，而且之間的和易性是不是像想象中的那么好，同時存在最為重要的問題是那制備好的混凝土它的力學(xué)性能也是否有所改變呢?這都是未知的現(xiàn)象。同時長余輝材料自身的發(fā)光性能也將會有所降低。

3 發(fā)光混凝土問題的解決方法

為解決長余輝材料加入混凝土后發(fā)光強度減弱的問題，將會對其采用分層施工的方法進行。

對于發(fā)光路面，可應(yīng)進行分層施工。底層的施工是用環(huán)氧瀝青按照規(guī)范要求的范圍進行配合制備，在這一過程中可以添加一定的添加劑。使其充分顯現(xiàn)出環(huán)氧瀝青的力學(xué)性能。而面層的施工，沙石10%，瀝青30%，環(huán)氧樹脂及固化劑30%，包覆發(fā)光粉30%，長余輝材料半徑5-15um，面層厚度5mm 左右。先將包覆熒光粉與環(huán)氧樹脂混合，以后的過程與底層施工相同。這樣的路面力學(xué)性能可以保障同時也起到發(fā)光作用。

在發(fā)光混凝土磚制備工程由于砂石的不透明性可以選用大骨粒的建筑材料，按照普痛的混凝土配合比制備，這樣的混凝土磚只是普痛的磚，也將會有一定的孔隙，那么接下來對于這些孔隙可以使用長余輝材料將其密實起到發(fā)光的效果。最后還需要在發(fā)光混凝土磚的表面涂上長余輝發(fā)光的顏料讓其充分達到發(fā)光的作用。對于發(fā)光混凝土磚使用的是大骨料混凝土，然后加入長余輝材料，也許之間的和易性不是很理想，但是可以在其中加入一定量的固化劑使其充分混合。

4 展 望

對于發(fā)光混凝土在未來的建筑行業(yè)中，它在民用建筑，高層地標性建筑，以及道路交通方面都將會得到廣泛的應(yīng)用，它是一種節(jié)能型，環(huán)保型，裝飾型的新型建筑材料。而且它自身的優(yōu)越性必將代替普痛的混凝土，去滿足人們對豐富生活的多種需求。對于普痛的路標在長時間后都將變得模糊不清，而且在晚上也沒有燈光時也不能顯現(xiàn)出來。對于發(fā)光混凝土可廣泛應(yīng)用于各種建筑室內(nèi)與室外的地面、景區(qū)的裝飾，如人行道、地鐵通道、停車場、社區(qū)廣場、園林小路等各種公用場所，其應(yīng)用前景相當廣闊。

長余輝發(fā)光材料在夜光材料方面已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，在交通方面的應(yīng)用目前主要是在道路標線上的應(yīng)用，而關(guān)于道路發(fā)光的報道目前世界上還非常少，幾乎沒有公開的文獻，因此還有巨大的研究空間。而目前對于長余輝材料的發(fā)光機理仍然沒能取得共識，這也成為稀土長余輝材料發(fā)展的制度。只有當長余輝發(fā)光的理論系統(tǒng)發(fā)展完善，才能進一步促進長余輝材料的研究及應(yīng)用。

將混凝土中加入發(fā)光材料所制成的發(fā)光混凝土，它可以滿足建筑材料的力學(xué)性能，但是最大的問題是由于水泥、砂石的不透明特點將會導(dǎo)致發(fā)光材料的發(fā)光強度降低，這還是一個缺點，因此如何能在滿足材料力學(xué)性能的同時而又不降低發(fā)光材料的發(fā)光強度，在今后待進一步的研究。

［1］劉章華.發(fā)光混凝土磚面層配合比的實驗研究.

［2］袁野.環(huán)氧瀝青發(fā)光路面的研究.

［3］四川新聞網(wǎng)成都2013 年12 月11 日訊.

［4］沈文榮.工民建中混凝土施工的質(zhì)量監(jiān)控.